소개글
"쿨롱의 법칙"에 대한 내용입니다.
목차
1. 쿨롱의 법칙
1.1. 실험 목적
1.2. 관련 이론
1.2.1. 전하와 전하 사이의 관계
1.2.2. 정전기력과 만유인력의 유사성
1.2.3. 양전하와 음전하의 개념
1.3. 평행판 축전기를 이용한 실험
1.3.1. 축전기의 원리
1.3.2. 실험 방법
1.3.2.1. 일정한 전압 하에서 극판 사이 거리의 함수로 힘 측정
1.3.2.2. 일정한 극판 사이의 거리 하에서 극판 사이의 전압의 함수로 힘 측정
1.4. 실험 결과 및 분석
1.4.1. 거리에 따른 전기력의 변화
1.4.2. 전압에 따른 전기력의 변화
1.4.3. 오차 요인 분석
2. 참고 문헌
본문내용
1. 쿨롱의 법칙
1.1. 실험 목적
평행판 극판에 전압을 걸고 전자저울을 사용하여 두 판에 작용하는 쿨롱 힘을 측정한 후 유전률을 구하는 것이 이 실험의 목적이다. 두 도체판 사이에 작용하는 정전기력의 크기를 실험적으로 측정함으로써 쿨롱의 법칙을 간접적으로 확인하고자 한다.
1.2. 관련 이론
1.2.1. 전하와 전하 사이의 관계
전하와 전하 사이의 관계는 다음과 같다.
전하의 크기가 와 이고 거리가 만큼 떨어진 두 점전하 사이에 작용하는 정전기력의 크기는 다음 식으로 주어진다.
F=k_e {q_1 q_2} over {r^{2}}
이 표현식을 쿨롱 법칙이라고 부른다. k_e는 쿨롱 상수이고 자유 공간의 유전률 와 다음의 관계에 있다.
k_e = {1} over {4 pi ε_0} =8.9876 TIMES 10^{9} N·m^{2}/C^{2}
ε_0 =8.8542 TIMES 10^{-12} C^{2}/N·m^{2}
이 식을 통해 알 수 있듯이 두 전하 사이의 거리가 가까워질수록 정전기력은 증가하며, 전하량이 클수록 정전기력도 커진다는 것을 알 수 있다. 또한 전하의 부호에 따라 정전기력은 인력 또는 척력으로 작용할 수 있다.""
1.2.2. 정전기력과 만유인력의 유사성
정전기력과 만유인력의 유사성은 두 물리량이 모두 역제곱 법칙을 따른다는 점에서 찾을 수 있다.
뉴턴의 만유인력 법칙에 따르면 두 질량 사이에 작용하는 중력의 크기는 두 질량의 곱에 비례하고 거리의 제곱에 반비례한다. 이와 유사하게, 쿨롱의 법칙에 따르면 두 전하 사이에 작용하는 정전기력의 크기도 두 전하의 곱에 비례하고 거리의 제곱에 반비례한다.
즉, 중력과 정전기력은 모두 거리에 따라 역제곱 관계를 보이는 힘이다. 이러한 유사성은 두 물리량이 모두 거리에 따라 지수함수적으로 감소하는 특성을 가지고 있음을 의미한다. 이를 통해 정전기현상과 중력현상이 근본적으로 유사한 성질을 가지고 있음을 알 수 있다.
이처럼 정전기력과 만유인력은 모두 거리의 제곱에 반비례하는 특성을 지니고 있어, 두 힘 간의 유사성이 존재한다고 볼 수 있다.
1.2.3. 양전하와 음전하의 개념
양전하와 음전하의 개념은 다음과 같다. 전하는 양전하와 음전하의 두 종류가 존재한다. 양전하는 물질 내부에 양성자가 더 많아 정전기적 성질이 양(+)의 값을 가지는 전하를 의미한다. 반면 음전하는 물질 내부에 전자가 더 많아 정전기적 성질이 음(-)의 값을 가지는 전하를 뜻한다.
양전하와 음전하 사이에는 정전기력이 ...
참고 자료
일반물리학 실험, 저자-임현화, 신규승, 손종역, 최석호등, 형설출판사, p.125 ~p.133
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